PROPOSTA DE RECOMENDAÇÕES PARA A PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA PARA O PROJECTO DE FUNDAÇÕES E ESCAVAÇÕES DE EDIFÍCIOS CORRENTES 1 ÂMBITO O presente documento visa estabelecer as exigências mínimas e procedimentos aconselháveis para o reconhecimento das características dos locais destinados à construção de edifícios e dos valores a considerar na elaboração de projectos geotécnicos das estruturas enquadráveis na Categoria Geotécnica 2, a seguir definida. Esta especificação resulta directamente de uma interpretação particular da pré-norma Europeia ENV.1997-1:1995 1 vulgo Eurocódigo 7: Projecto Geotécnico e a ela deve ser sempre referenciada. 2 CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA 2.1 - Introdução Segundo o EC7 os estudos de caracterização geotécnica devem fornecer todos os dados relativos ao terreno e à água subterrânea, no local da obra e na sua vizinhança, que sejam necessários para uma descrição apropriada das principais propriedades do terreno e para uma avaliação fiável dos valores característicos dos parâmetros a usar nos cálculos de dimensionamento. 2.2 Categoria Geotécnica Nos termos daquela normativa Europeia constituem-se na Categoria Geotécnica 2 todos os tipos convencionais de estruturas que não envolvam riscos fora do comum ou condições do terreno e de carregamento invulgares, particularmente difíceis. Incluem-se nesta categoria estruturas ou partes de estruturas como: fundações superficiais, ensoleiramentos gerais, fundações profundas, escavações, muros e outras estruturas de contenção ou suporte de terreno, ancoragens ou outros sistemas de apoio de estruturas de contenção. Outras obras mais específicas não serão objecto do presente documento. 2.3 Estudos de reconhecimento 2.3.1 Reconhecimento preliminar O reconhecimento preliminar do local afectado pela estrutura (ou parte da estrutura) a projectar deverá avaliar a adequabilidade do local, incluindo a eventual comparação com locais alternativos; estimar o impacte ambiental da intervenção, incluindo a identificação dos locais de vazadouro e empréstimo; e planear os estudos geotécnicos para o dimensionamento e para o controlo do comportamento da estrutura e da sua vizinhança (por exemplo, a monitorização das implicações nas estruturas e serventias adjacentes). O reconhecimento preliminar já deverá conter informação sobre a topografia, hidrogeologia e características de estruturas e escavação vizinhas, que influam com o próprio ante-projecto. Este estudo deverá recolher a informação aplicável de cartas geológicas e geotécnicas disponíveis, bem como, se possível, de estudos de caracterização geológica e geotécnica (sondagens, etc.) anteriores e experiência de construções na vizinhança. 1 EC7 (1994). Projecto Geotécnico. Regras Gerais. Eurocódigo 7 - Parte 1. Pré-norma europeia, ENV 1997-1: 1995 PT. Comissão Europeia de Normalizações, Bruxelas. 1
2.3.2 Caracterização e parametrização Os estudos de caracterização geotécnica deverão garantir a informação necessária quer para o dimensionamento adequado, em termos técnicos e económicos, tanto das obras temporárias (como são exemplo as escavações para execução de caves de edifícios urbanos) como das definitivas, quer para avaliar todas as implicações na definição correcta do método construtivo. O reconhecimento geotécnico deve incluir métodos que permitam definir fiavelmente a disposição e as propriedades de todos os terrenos interessados pela estrutura projectada ou afectados pelos trabalhos propostos. Sendo assim, após a definição lito-estratigráfica e hidrogeológica dos maciços, os estudos devem permitir definir com o desejado rigor as propriedades de resistência e de deformabilidade desses terrenos. Nestes estudos deve prestar-se atenção a algumas particularidades que possam de sobremaneira condicionar os projectos de execução e da estrutura definida, como sejam, as cavidades (naturais ou antrópicas), as rochas degradadas, os solos e aterros de fracas características, as condições hidrogeológicas adversas, as falhas, diaclases ou descontinuidades, os maciços de elevada fluência, colapsíveis ou expansíveis, e os resíduos ou materiais manufacturados. 2.3.3 Métodos de reconhecimento A caracterização geotécnica dos terrenos deve ser realizada por combinação de métodos consagrados e realizados segundo normas reconhecidas. As sondagens, por incluírem a recolha de amostras representativas dos maciços atravessados devem constituir a base referencial da prospecção geotécnica. Poderão ser executadas à percussão e trado oco ou à rotação, destrutiva ou não, consoante a natureza mais terrosa ou rochosa do terreno envolvido. Em situações em que a área a reconhecer o permita, as sondagens podem ser parcialmente substituídas ou complementadas por métodos indirectos de prospecção, em particular quando estes se consagram na bibliografia como sistemas de classificação de boa fiabilidade. Alguns desses métodos apresentam frequentemente em seu abono, a vantagem de lhes estar associado um ensaio com potencialidades de definição paramétrica. De toda a forma, as sondagens devem sempre que possível incluir ensaios de penetração normalizados nos horizontes mais terrosos, amostragem contínua nos rochosos, não esquecendo a identificação da posição do nível freático e, sempre que se justifique, a sua variação. A interpretação desta amostragem permitirá a derivação de parâmetros do projecto geotécnico. Os ensaios in situ e em laboratório sobre amostras representativas dos horizontes interessados pela estrutura (ou parte da estrutura) a projectar integrais ou indeformadas deverão ser sempre considerados se o projectista considerar insuficiente a informação recolhida nos trabalhos antes referidos. A execução circunstanciada das sondagens e(ou) ensaios de reconhecimento no local em análise poderão ser dispensados se (e só se) as características geológico-geotécnicas forem determináveis a partir de um reconhecimento realizado previamente e permitam a elaboração de um Relatório Geotécnico fundamentado. 2
3 PROCEDIMENTOS MÍNIMOS DO RECONHECIMENTO GEOTÉCNICO 3.1 Abrangência do estudo Os estudos de caracterização geotécnica devem abranger pelo menos as formações que se considere serem relevantes para o projecto, e abaixo das quais o terreno não tem uma influência significativa no comportamento da estrutura, parte da estrutura, ou nas estruturas afectadas pelo empreendimento em projecto. A distância em planta entre os pontos de prospecção e de ensaio, bem como a profundidade a atingir, devem ser escolhidos com base na informação sobre a geologia da área, as condições do terreno, a área do terreno envolvida e o tipo de estrutura. 3.2 Número e localização das operações de prospecção (sondagens e poços) Segundo se reconhecia em anteriores documentos nacionais (LNEC: E217-1968) 2, a disposição e o espaçamento de poços e sondagens, ou outras operações de prospecção, devem ser tais que permitam revelar qualquer modificação importante na espessura, profundidade, estrutura ou propriedades das formações interessadas. O número e o tipo das operações de prospecção necessárias variarão com as dimensões e a natureza da estrutura a fundar, as características do terreno e a existência ou não de adequados registos geológicos. É geralmente difícil dar indicações definitivas sobre a prospecção a realizar, e por isso o plano de trabalhos deve ser flexível e permitir modificações à medida que se forem colhendo informações... (sic). Em geral os pontos de reconhecimento devem ser localizados de tal forma que se possam definir perfis suficientes da estratigrafia tridimensional dos maciços com informação suficiente para o reconhecimento detalhado de características mecânicas dos solos e rochas e das condições dos níveis aquíferos. Informação mais detalhada deve ser obtida em elementos singulares das estruturas, muito particularmente em pontos de dificuldades ou importância especiais em termos de engenharia, ou quando as condições do maciço forem complexas ou heterogéneas. O EC7 estabelece que para os estudos de caracterização geotécnica de obras da Categoria Geotécnica 2 aplica-se o seguinte: - No caso de obras que cobrem uma grande área os pontos de prospecção podem ser dispostos segundo uma malha. A distância entre pontos deve normalmente situar-se entre os 20 e os 40 m. Em terrenos uniformes os furos ou poços de sondagem podem ser parcialmente substituídos por ensaios de penetração ou sondagens geofísicas. - Para sapatas isoladas ou corridas, a profundidade das sondagens abaixo do nível previsto para a fundação deve estar normalmente compreendida entre 1 e 3 vezes a largura dos elementos da fundação. Em alguns dos pontos de prospecção poderá ser necessário atingir profundidades superiores, com o intuito de avaliar condições relativas a assentamentos e a eventuais problemas envolvendo águas subterrâneas. - Para ensoleiramentos, as profundidades dos ensaios de campo e dos furos de sondagem devem ser normalmente superiores ou iguais à largura da fundação, a menos que se encontrem formações de elevada capacidade resistente a menor profundidade. - Para fundações por estacas, devem ser normalmente realizados furos de sondagem e ensaios de penetração e outros ensaios de campo por forma a determinar as condições do terreno até uma profundidade que garanta a segurança, o que normalmente significa 5 vezes o diâmetro da estaca. No entanto, há casos em que se torna necessário levar a prospecção até profundidades substancialmente maiores. Constitui também um requisito que a profundidade da prospecção seja maior do que o lado menor do rectângulo que circunscreve o grupo de estacas que forma a fundação, ao nível das respectivas pontas. (sic) 2 E 217 (1968). Fundações Directas Correntes. Recomendações. Especificação do LNEC, Lisboa. 3
Embora não se possam estabelecer regras mais rígidas, expeditas e genéricas, para definir o espaçamento entre pontos de sondagens, considera-se, para os objectivos deste documento, que a sequência esquematizada nos quadros que se seguem objectivam estes requisitos mínimos. 3.3 Profundidade da prospecção (sondagens) A profundidade da prospecção é comandada pela zona do maciço que pode vir a ser afectada pela obra em termos de estado de tensão-deformação e de condições hidrogeológicas. A este propósito reconhece-se classicamente que as sondagens deveriam ser conduzidas até profundidades onde o solo não seja significativamente solicitado pelas cargas estruturais, fixando-se como critério a profundidade para a qual o acréscimo de tensão no solo, devido às cargas estruturais aplicadas, seja inferior a 10% da tensão geostática efectiva Citando a Norma Inglesa (BS 5390) 3 : em geral, a profundidade de prospecção deve ser conduzida abaixo de todos os depósitos que não são adoptados para propósitos de fundação (solos moles muito compressíveis), mesmo quando têm sobrejacente uma camada de mais elevada capacidade de carga. Esta prospecção deve envolver todos os estratos mais compressíveis em profundidade se estiverem sujeitos a tensões induzidas significativas que, deformando-se, possam ter reflexos nos assentamenos à superfície. Se se encontrar rocha a penetração deve ser de pelo menos 3m em mais do que uma sondagem para garantir que não se está perante um bloco, a menos que a geologia local seja conhecida. Essa penetração pode ser maior em casos de rochas não brandas. Note-se que estas indicações assumem mais especificidades e são mais detalhadas em documentos mais direccionados (por ex., para edifícios ou obras de escavações). Os termos mais específicos para fundações directas e indirectas são apresentados em anexo dessa norma. 4 RESPONSABILIDADE DA PROSPECÇÃO Nos termos lavrados no documento do LNEC (E217-1968), que se reproduzem dada a interdependência dos projectos de estruturas e das características do terreno, é indispensável que os trabalhos de prospecção sejam orientados pelo projectista da obra ou com o seu acordo. Quando o projectista não conduzir directamente a prospecção, a responsabilidade da sua condução, de acordo com os objectivos a que ao projectista compete definir, será da entidade ou entidades dela encarregadas. 5 RELATÓRIO GEOTÉCNICO Segundo o EC7 os resultados dos estudos de caracterização geotécnica devem ser compilados num Relatório da Caracterização Geotécnica que serve de base ao Relatório do Projecto Geotécnico- Estrutural. Este Relatório deve apresentar a informação geotécnica disponível, incluindo aspectos geológicos e outros dados relevantes e avaliar, do ponto de vista geotécnico, a informação disponível, indicando as hipóteses feitas para a determinação dos parâmetros geotécnicos. O EC7 recomenda ainda que o relatório inclua a seguinte informação, caso tal seja relevante: - objectivo e âmbito dos estudos de caracterização geotécnica; - breve descrição da obra a que se destina o relatório geotécnico; - datas e condições climatéricas do início e da conclusão dos trabalhos de campo; - procedimentos utilizados para amostragem, transporte e armazenagem; - tipos de equipamento de campo utilizados e registos de velocidades efectivas de avanço da furação nos vários horizontes atravessados; - reconhecimento geral de toda a área de implantação da obra, incidindo designadamente em: - evidência de água subterrânea; - comportamentos singulares de obras vizinhas; 3 BS 5930 (1981). Code of Practice for Site Investigation. British Standards Institution, Londres. 4
- existência de falhas; - áreas expostas, em pedreiras e zonas de empréstimo; - áreas de instabilidade; - dificuldades durante a realização de escavações (incluindo as realizadas para poços); - história e geologia do local; - informação obtida a partir de fotografias áreas disponíveis; - informação sobre a sismicidade da área; - mapa de quantidades dos trabalhos de campo e de laboratório bem como os comentários feitos pelo pessoal que supervisou os trabalhos de prospecção; - informação sobre as flutuações do nível freático ao longo do tempo nos furos de sondagem durante a execução dos trabalhos de campo, e em piezómetros depois de finalizado o trabalho de campo; - a compilação dos registos das sondagens, incluindo fotografias das amostras de terreno, com descrição das formações encontradas tendo em conta as evidências de campo e os resultados de ensaios laboratoriais; - apresentação, em anexos, dos resultados dos ensaios laboratoriais e de campo. O mesmo documento normativo refere ainda que a apreciação e a interpretação da informação geotécnica deve incluir, quando tal for relevante: - a apresentação, sob forma de tabelas e gráficos, dos resultados dos ensaios de campo e de laboratório em relação com os requisitos da obra e ainda, se tal for julgado necessário, histogramas ilustrativos da distribuição e da gama de valores dos dados mais significativos; - a determinação da profundidade do nível freático e as suas flutuações sazonais; - perfis interpretativos do terreno com a diferenciação das várias formações; descrição detalhada de todas as formações ocorrentes, incluindo as suas propriedades físicas e características de deformabilidade e de resistência; comentários relativos a irregularidades (bolsadas e cavidades); a apresentação da gama de valores dos dados geotécnicos para cada estrato; esta apresentação deve ser tão completa quanto possível, por forma a permitir uma escolha adequada dos valores dos parâmetros a usar no dimensionamento. Lisboa, Março de 2003 Grupo de trabalho para a elaboração de Proposta de Recomendações para a Prospecção Geotécnica de Fundações e Escavações de Edifícios Correntes constituído pelos Eng os António Viana da Fonseca, Ivo da Rosa, Teresa Nogueira Simões e Rui Furtado e pelo Dr. Ricardo de Oliveira. 5